Objective-C高级编程读书笔记：自动引用计数（ARC）

2023-01-30 20:32:06

1. 所有权修饰符

ARC有效时，id类型和对象类型上必须附加所有权修饰符：

__strong
__weak
__unsafe_unretained
__autoreleasing

__strong

__strong修饰符是id类型和对象类型的默认所有权修饰符，在没有指定明确的所有权修饰符时，默认为__strong修饰符。

id obj = [[NSObject alloc] inti];
//等效于
id __strong obj = [[NSObject alloc] inti];

__strong表示对对象的强引用，用它修饰的变量在超出作用域时，会释放其被赋予的对象。

{
    //自己生成并持有对象
    id __strong obj = [[NSObject alloc] init];
}
    //变量obj超出其作用域，强引用失效，自动释放自己持有的对象，
    //对象的持有者不存在，废弃该对象。

__strong修饰的变量，在赋值上也能正确地管理其对象的所有者。

id __strong obj0 = [[NSObject alloc] init];    //对象A的持有者为obj0
id __strong obj1 = [[NSObject alloc] init];    //对象B的持有者为obj1
id __strong obj2 = nil;
obj0 = obj1;    //对象A的持有者不存在，废弃对象A。对象B的持有者变为obj0和obj1。
obj2 = obj0;    //对象B的持有者变为obj0，obj1和obj2。
obj1 = nil;    //对象B的持有者变为obj0和obj2。
obj0 = nil;    //对象B的持有者变为obj2。
obj2 = nil;    //对象B的持有者不存在，废弃对象B。

通过__strong修饰符，不必再次键入retain和release。对带__strong修饰符的变量赋值就可以持有对象，废弃带__strong修饰符的变量或对变量赋值就可以释放对象。

__weak

仅使用__strong修饰符，有些问题无法解决，那就是引用计数式内存管理中必然会发生的循环引用问题。__strong修饰符的成员变量在持有对象时，很容易发生循环引用。

@interface Test : NSObject
{
    id __strong obj_;
}
- (void)setObject:(id __strong)obj;
@end

@implementation Test
- (id)init
{
    self = [super init];
    return self;
}

- (void)setObject:(id __strong)obj
{
    obj_ = obj;
}
@end

//以下为循环引用
{
    id obj0 = [[Test alloc] init];    //对象A
    id obj1 = [[Test alloc] init];    //对象B
    [obj0 setObject:obj1];
    [obj1 setObject:obj0];
}
//虽然obj0和obj1超出作用域后释放了各自持有的对象，
//但是还有对象A的obj_强引用对象B，对象B的obj_强引用对象A，
//所以A和B不会被废弃，发生了内存泄漏。

这时候就要使用__weak修饰符，它与__strong相反，提供弱引用，不能持有对象实例。将上面的代码修改一下就不会发生循环引用了：

@interface Test : NSObject
{
    id __weak obj_;
}
- (void)setObject:(id _strong)obj;
@end

__weak修饰符还有一个优点，在持有某个对象的弱引用时，若对象被废弃，此弱引用将自动被赋值为nil，通过检查__weak修饰的变量是否为nil可以判断对象是否已废弃。

__unsafe_unretained

顾名思义，__unsafe_unretained是不安全的所有权修饰符，尽管ARC式的内存管理是编译器的工作，但__unsafe_unretained修饰的变量不是编译器的内存管理对象。__unsafe_unretained修饰的变量和__weak修饰的变量一样都不持有对象，区别是它不会像__weak修饰的变量一样在对象被废弃时赋值为nil，所以可能形成野指针。

id __unsafe_unretained obj0 = nil;

{
    //自己生成并持有对象
    id __strong obj1 = [NSObject alloc] init]; 
    //虽然obj1赋值给了obj0，但obj0并不持有对象
    obj0 = obj1;
    NSLog(@"A: %@", obj0);
}
//obj1超出作用域，强引用失效，释放自己持有的对象，对象无持有者，废弃该对象，
//所以obj0表示的对象已被废弃，obj0变成野指针。 
NSLog(@"A: %@", obj0);

__autoreleasing

ARC下不能使用autorelease方法，也不能使用NSAutoreleasePool类，但实际上autorelease功能是起作用的。使用@autoreleasepool块替代NSAutoreleasePool类，用__autoreleasing修饰的变量替代autorelease方法：

@autoreleasepool {
    id __autoreleasing obj = [[NSObject alloc] init];
}

但是，显示地附加__autoreleasing和显示地附加__strong一样罕见。取得非自己生成并持有的对象时，对象已经被自动注册到autoreleasepool，因为编译器会检查方法名是否以alloc/new/copy/mutableCopy开头，如果不是则自动将返回值的对象注册到autoreleasepool。另外，init方法返回的对象不注册到autoreleasepool。

@autoreleasepool {
    //取得非自己生成并持有的对象
    id __strong obj = [NSMutableArray array];
    /*
    由于obj是强引用，所以自己持有对象，
    并且编译器在判断方法名后，将对象注册到autoreleasepool
    */
}
/*
obj超出作用域，自动释放持有的对象
同时，autoreleasepool块结束，注册到其中
的所有对象自动释放。
对象的持有者不存在，废弃对象。
*/

访问__weak修饰的变量时，实际上必定要访问注册到autoreleasepool的对象。因为__weak修饰的变量只持有对象的弱引用，在访问对象的过程中，该对象有可能被废弃，注册到autoreleasepool，那么在@autoreleasepool块结束前都能确保该对象存在。

id __weak obj1 = obj0;
NSLog(@"class = %@", [obj1 class]);

等同于

id __weak obj1 = obj0;
id __autoreleasing temp = obj1;
NSLog(@"class = %@", [temp class]);

id的指针和对象的指针在没有指定所有权修饰符时，会被加上__autoreleasing修饰符。比如，为了得到详细的错误信息，经常会在方法的参数中传递NSError对象的指针，而不是返回值。

- (BOOL)performOperationWithError:(NSError **)error;
//等同于
- (BOOL)performOperationWithError:(NSError * __autoreleasing *)error;

该方法使用如下：

NSError *error = nil;
BOOL result = [obj performOperationWithError:&error];

使用该方法发生错误应该是这样：

- (BOOL)performOperationWihError:(NSError * __autoreleasing *)error
{
    //发生错误
    *error = [NSError errorWithDomain:MyAppDomain error:errorCode userinfo:nil];
    return NO;
}

需要注意的是，赋值给对象指针时，所有权修饰符必须一致：

NSError *error0 = nil;
NSError **pError0 = &error0;
//编译错误

NSError *error1 = nil;
NSError * __strong *pError1 = &error1;
//编译正常

NSError __weak *error2 = nil
NSError * __weak *pError2 = &error2;
//编译正常

2. ARC规则

不能使用retain/release/retainCount/autorelease
不能使用NSAllocateObject/NSDeallocateObject
须遵守内存管理的方法命名规则
不要显示调用dealloc
使用@autoreleasepool块代替NSAutoreleasePool
不能使用区域（NSZone）
对象型变量不能作为C语言结构体（struct/union）的成员
显示转换id和void *

参考：《Objective-C高级编程 iOS与OS X多线程和内存管理》

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